Hai vệ tinh gần như không va chạm vào ngày 29 tháng 1 và cuộc gọi gần gũi của chúng (các vật thể đã bỏ lỡ nhau khoảng 154 feet, hoặc 47 mét) đã gây ra sự chú ý cho một vấn đề đang gia tăng ở phía xa Trái đất: một đám mây rác.
Hàng triệu vật thể tạo thành quỹ đạo này, nơi các mảnh vỡ có thể đạt tốc độ gần 18.000 dặm / giờ (19.000 km / giờ), nhanh hơn khoảng bảy lần so với tốc độ của một viên đạn, theo NASA. Khoảng 500.000 mảnh vụn có kích thước tối thiểu bằng đá cẩm thạch và khoảng 20.000 vật thể có kích thước bằng một quả bóng mềm hoặc lớn hơn, NASA báo cáo năm 2013.
Thêm vào sự lộn xộn là sự phổ biến của các vệ tinh thu nhỏ được gọi là khối. Những khối dài 4 inch (10 cm) này chỉ nặng 3 lbs. (1,4 kg) và chi phí khởi động bắt đầu từ $ 40.000; Các công ty tư nhân ủy thác cho họ hàng ngàn người để thu thập dữ liệu và cung cấp dịch vụ internet và radio, theo Phòng thí nghiệm quốc gia Los Alamos.
Với sự tích tụ của tắc nghẽn không gian, các kỹ sư hàng không vũ trụ đang chạy đua phát triển các công nghệ và hệ thống có thể ngăn chặn các vụ tai nạn để bảo vệ các vệ tinh làm việc, các sứ mệnh không gian trong tương lai và người và tài sản trên mặt đất, các chuyên gia của Los Alamos nói với Live Science.
Khoảng 5.000 vệ tinh mang tải trọng lên quỹ đạo quanh hành tinh của chúng ta, nhưng chỉ có khoảng 2.000 hoạt động và liên lạc với Trái đất, David Palmer, một nhà khoa học không gian và viễn thám ở Los Alamos cho biết.
"Hiện tại, khi một thứ gì đó được phóng lên - và một vụ phóng có thể giải phóng 100 vệ tinh trở lên - các nhà khai thác và người giám sát không gian phải theo dõi mọi phần cứng không gian được phóng ra bởi tên lửa và xác định riêng phần nào là phần nào", ông nói Khoa học sống
Palmer là nhà điều tra chính cho một dự án phát triển một loại biển số điện tử cho các vệ tinh. Điều này sẽ cho phép các quỹ đạo phát sóng chủ sở hữu và vị trí của họ miễn là họ ở trong không gian, ngay cả sau khi vệ tinh ngừng hoạt động.
Tự cấp nguồn và xung laser
Cái gọi là biển số xe có kích thước bằng một viên gạch Scrabble, đủ nhỏ để có thể mang theo ngay cả những khối nhỏ. Được gọi là định danh quang học tài nguyên cực thấp, hay ELROI, nó tạo ra một mã nhận dạng duy nhất - số giấy phép vệ tinh - với tia laser nhấp nháy 1.000 lần mỗi giây. Các mẫu được tạo bởi nháy mắt chuyển thành mã nối tiếp có thể được đọc bằng kính viễn vọng trên mặt đất, xác định chủ sở hữu và tọa độ của vệ tinh.
Vì ELROI được cung cấp năng lượng từ pin mặt trời của chính nó, nó có thể tiếp tục "nói chuyện" với Trái đất sau khi kết thúc vòng đời của vệ tinh. Và vì ELROI nhỏ và nhẹ và không cần nguồn điện bên ngoài, nên nó có thể dễ dàng gắn vào các phần cứng không gian không có máy phát vô tuyến, như tên lửa phóng vệ tinh vào không gian và cuộn lên như rác trôi nổi tự do.
Bằng cách cung cấp dữ liệu có thể theo dõi cho các đối tượng riêng lẻ trong đám mây mảnh vụn không gian ngày càng tăng, ELROI có thể đóng một vai trò quan trọng trong việc chống lại các vụ va chạm. Nó thậm chí có thể giám sát việc truyền phát radio trong các vệ tinh đang hoạt động và các nhà khai thác cảnh báo khi liên lạc bị gián đoạn, Palmer nói.
"Ngoài chức năng nhận dạng, nó còn có thể được sử dụng như một chức năng chẩn đoán băng thông thấp. Vì vậy, điều đó cũng sẽ giúp giảm lượng vệ tinh bị hỏng trong không gian", ông nói thêm. "Công nghệ biển số chỉ là một phần của giải pháp - nhưng đó là một phần quan trọng."
Khoa học tên lửa
Khi tên lửa phóng vệ tinh lên quỹ đạo, chúng thường đốt hết nhiên liệu cùng một lúc. Tuy nhiên, việc lấp đầy tên lửa bằng một loại nhiên liệu có thể được sắp xếp lại nhiều lần có thể mang lại cho các nhà khai thác mặt đất một lựa chọn khác để giữ vệ tinh an toàn khỏi các vụ tai nạn vũ trụ, kỹ sư nghiên cứu của Los Alamos, Nick Dallmann nói với Live Science.
"Những gì chúng tôi đã làm việc ở đây tại Los Alamos đang tạo ra một tên lửa vững chắc, nơi bạn có thể khởi động nó, dừng nó lại và sau đó khởi động lại nó," Dallmann, một nhà lãnh đạo dự án phát triển phương pháp mới lạ này cho biết. Có thể điều khiển lại nhiên liệu của tên lửa ngay cả sau khi vệ tinh đạt được quỹ đạo có thể cho phép phần cứng không gian chuyển hướng để tránh va chạm tiềm tàng, ông giải thích.
"Chúng tôi đã trưởng thành khái niệm trong đó tên lửa của chúng tôi là một trọng tải được tích hợp vào một vệ tinh", Dallmann nói. "Có khả năng, nhiều năm sau khi vệ tinh tách khỏi tầng phóng của xe phóng, trọng tải của chúng tôi có thể được yêu cầu thực hiện một cuộc diễn tập tránh các mảnh vỡ quỹ đạo khẩn cấp."
Từ những năm 1960, các nhà khoa học đã biết rằng việc giải nén nhanh chóng buồng đốt trong một tên lửa nhiên liệu rắn có thể dập tắt vết cháy sau khi đánh lửa. Đối với Dallmann và các đồng nghiệp của ông, thách thức là tạo ra một hệ thống đánh lửa có thể tái sử dụng kết hợp với cơ chế giải nén nhanh chóng buồng nhiên liệu.
Một thách thức khác là làm thế nào để thống trị lại nhiên liệu, vì các bộ phận đánh lửa thường bị phá hủy bởi lần đốt đầu tiên. Để giải quyết điều đó, các nhà khoa học quyết định không sử dụng thiết bị đánh lửa pháo hoa thông thường. Thay vào đó, họ đã thử nghiệm tách nước thành hydro và oxy trong buồng đốt và sau đó đốt cháy chúng bằng điện cực để tạo ra tia lửa. Sau đó, các nhà nghiên cứu đã dập tắt vết bỏng thông qua việc giải nén.
"Chúng tôi đã có thể phát triển điều này đến mức chúng tôi có thể thực hiện nhiều lần đốt liên tiếp trong một tên lửa nhỏ", Dallmann nói. Các bước tiếp theo sẽ bao gồm các bài kiểm tra trên quỹ đạo, "nơi chúng tôi sẽ thực hiện nhiều lần đốt trên tàu một khối", Dallmann nói.
